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创试验综述
班级：焊接 09-1
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(综述)
〔一〕焊条性能改进的主要方向和进展.
,熔敷金属所含集中氢是造 成低合金钢焊接裂纹的主要缘由之一。降低低氢型焊条熔敷金属集中氢含量的技术途径,是尽量地削减焊条药皮的含水量和提高焊接冶金过程的去氢力量。这主要是通过调整低氢型焊条药皮配方来实现的。例如,在配方中去掉含存结晶水的云母等物质,参加有去氢力量的多种氟化物和稀土元素等。通过“六五”期间的努力,目前我国在降低熔敷金属集中氢含量方面, 已到达。所研制的TH227 等超低氢焊
条,熔敷金属集中氢含量已小于lml/1009【1】,【2】。同时国内一些焊条厂对常用的结507 焊条作了改进,使其熔敷金属集中氢含量从过去按国家标准不大J 几 sml/l00g 验收,改为优质产品可保证集中氢含量不大于 3ml/100g【3】。
2、努力提高焊缝金属的低温冲击初性和断裂韧性为确保各类低合金钢焊接构造的安全牢靠性,关键之一是使焊缝金属具有相应强度的同时,要有优良的低温冲击韧性和断裂韧性。提高焊缝金属低温冲击韧性和断裂韧性的主要技术途径是,严格掌握焊缝金属中的氮氢氧等 气体杂质和非金属夹杂物含量,净化焊缝金嘱,参加稀土、钦、硼等微量合金元素,并降低含碳量和调整锰硅含量,使焊缝金属具有适宜的化学成分和显微组织。
近年来,国内不少单位在这方面进展了大量工作,取得了一批可喜的成果。已研制成功了符合海上采油平台管接点要求的 TH326 焊条【4】,用于压力容器 CF 一 60 钢的结 60 了一CF 焊条【5】和结 507GR 焊条【6】。
提凹凸氮型和超低氢型焊条的沟通稳弧性我国从50 年月推广低氢型焊条以来,始终主要承受直流低氢型焊条,如结 427、结 507、结607 等。而目前国外这类焊条一般均承受沟通施焊。由于与直流施焊相比,用沟通施焊具有节约电能 20%以上,降低焊机本钱 50%以上,便于野外施工时对焊机进展维护等优点。特别是比照较简单的空间格架钢构造,如海_L 采油平台和高层建筑,承受直流施焊时,由于焊缝四周的磁场不易平衡,极简洁使焊接电弧发生磁偏吹 而产生焊接缺陷,因此只宜承受沟通施焊。过去我国虽然也生产结 506 等交直流两用低氢型焊条,但由于沟通稳弧性较差而未能广泛应用。通过“六五”攻关工作,已解决了这一技术难点,研制成功了在安全空载电压(65~70V)下沟通稳弧性优良的超低氢高韧性焊条 TH326 和TH226。
改进高强度钢管接头焊条的性能随着石油和自然气开采量的增长 ,承受低碳钢制作的小口径低压输送管线,已不适应增长输送量的需要,而要求承受大口径加压输送的管线。这就需要更高强度级别的管线钢。我国已研制了高强度高韧性的 x60 管线钢。其配套焊条经冶金部门和石汕部门联合攻关,既解决了管接头进展全位置下行(立向下)的施焊工艺问题,也解决了与 x6o 钢相匹配所要求的焊缝高强度高切性问题,研制成功了低氢型全位置下向 SGH 一 1 焊条【7】。
提高付候钢焊缝金属的抗大气腐蚀性变色为解决铁路车辆和建筑冷弯型钢等薄板钢构造的耐腐蚀问题,我国已研制了仿 CortenA 和 OgMnCuPTi 等耐候钢,因此必需提高其焊缝金属的抗大气腐蚀问题。通过对焊条药皮配方的调整,向焊缝金属添加微量 Cu、Cr、Ni,研制成功了与耐候钢相匹配的结 50 艺CuCrNi 焊条和结 507CuCrNi 焊条。此外,为提高焊条的焊接效率,拍六五”期间一些单位还研制了不同型号的高效铁粉焊条。一些焊条厂还引进了瑞士 伊沙公司OK 牌 E7018 类型的铁粉焊条生产专利。
〔二〕品种焊条的主要性能
一 1227TH227 和日本超低氢焊条 16LH 经不同温度烘焙后,承受原“国标”(GB1225 一 76)、“国标”(GB3965 一 83)(等效日本 Jl523113 标准)
和英国劳埃德船级社标准甘油法,由各单位测出的熔敷金属集中氢含量极低,只有 ~ 八 009,优于日本 16LH 焊条。TH22 了焊条熔敷金属的机械性能列于表 2。由表 2 可见, 其一 40oC 冲击值一般在ZooJ/cm“左右,说明低温韧性优良。
TH227 焊条适用于 16Mn、改进 16Mn 等低合金钢的重要焊接构造。
TH326 焊条的施焊工艺性能优良,可交直流两用,在 70V 空载电压下沟通稳弧性好,飞溅小,简洁脱渣,全位置操作性能优良。其熔敷金属的化学成分列于表3。
TH326 焊条焊接海洋平台和其它重要钢构造节点的Z 向钢 E36235 时,其焊缝的机械性能见表 4,焊缝系列冲击值见表 5,按DD19 标准测定的焊缝COD 值见表 6。承受TH326 焊条与国产 Z 向钢配套,焊缝的各项性能优良,特别是焊缝的低温冲击韧性、消应处理后性能、时效性能和COD 值优良。
TH326 焊条己批量生产供给台关单位使用 ,在舞阳 Z 向钢和武钢平台钢及船板钢鉴定会中,{甘定为配一全焊条。并可用于 16Mn、15MnV、15MnVN 压力容器、桥梁、高层建筑等重要钢构造的沟通焊接。(立向下)焊条 SGH 一 15GH 一 1 焊条熔敷金属集中氢含量为 2 一 3ml/1009 左右,抗裂性和抗气孔性优良，施焊工艺性能良好。少}」SGH 一 1 焊条焊接 x60 管线钢的钢管接头时,试验结果列于表 7。由表 7 可见,各项性能均符合要求,与国外同类型的焊条相当。进展,近年来焊丝在国外进展很快,在国内也有所进展。
国产J422 焊条从 50 年月中期争论和生产至今已有30 多年历史,其产量已占我国焊条总产量的 80%以上,是一种使用格外广泛的低碳钢焊条,因而也是各焊条厂的主导产品或主导产品之一。从整体上讲,该焊条的内在质量不仅符合国标和船规要求,而且已到达。然而,在某些条件下,特别是在冬、春季节生产过程中,J422 焊条药皮简洁开裂的问题已困扰焊条行业几十年,迄今很多厂家尚未得到根本解决,从而严峻影响了焊条的外在 质量,也造成了很大铺张。在我国 J422 一般碳钢焊条的配方设计中【8】，其主体材料最早是引进澳大利亚的自然金红石，后来充分利用国产资源———钛铁矿，形成了以 “钛铁矿； 钛白粉；人造石；复原钛铁矿”为主体材料的体系。进展至今，根本上具有上述的优势，并相继广泛地承受了以复原钛铁矿、大理石为主体，以人造石、金红石〔或自然金红石〕、钛 铁矿 〔少用或不用钛白粉〕为辅的多种材料所形成的J422 配方体系。随着市场对产品的要求不断提高、碳钢焊条的不断更，J422 产品的技术指标也越来越高，突出表达在以下几个方面：焊缝金属的力学性能焊接接头的冷弯指标和抗裂性；全方位的焊接工艺性能；T 形接头角焊缝的成形焊脚尺寸；对直径 ，， 等小规格焊条的再引弧性能。因此， 对 J422 配方进展创设计，是宽阔焊接科技工作者的紧迫任务。
〔三〕国产 J422 焊条药皮开裂的争论【9】
(l)国产 J422 焊条药皮开裂,通常在冬、春季节焊条生产过程中消灭,而焊条出条后至焊条药皮温度降低到室温及焊条进入低、中温烘焙阶段,是焊条药皮开裂的两个主要时期,且药皮裂纹均在焊条外表沿纵向分布。
影响国产J422 焊条药皮开裂的因素可归纳为三大类,即气候条件、工艺和工装设备、焊条药皮性能。其中冬、春季节生产车间温度是影响药皮开裂的最重要因素,而焊条药皮性能则是最关键因素。
实行掌握生产车间温度和低、中温烘焙温度,合理选用生产设备,适当延长低、中温烘焙时间等措施,对降低和防止 J422 焊条药皮开裂倾向有利,但从根本上解决 J422 焊条在冬、春季节生产时药皮开裂的问题是困难的。
选用具有疏松度和透气性好、吸水性和粘结性强、吸水后膨胀率小等性能的原材料,进展J422 焊条的配方设计和焊条生产,是解决该焊条在冬、春季节生产时药皮开裂的根本途径和最有效措施。
在不转变原有生产条件状况下,解决 J422 焊条药皮开裂问题,具有很好的经济和社会效益。该项争论成果,不仅可推广应用于国产 Jd22 焊条,而且对其它焊条的设计和生产有肯定的参考价值。
〔四〕材料在 J422 焊条中的争论与应用【10】。
焊接工艺性能， 涉及面很广， 如电弧稳定性、 再引弧性、焊接烟尘、 良效套筒、 良效熔渣、 对焊接设备适应性、 电流大小适应性、 操作方法适应性等。 据用户反映， 当前对 J422 焊条反映最多的仍是电弧稳定性、 再引弧性、 焊接烟尘及手感柔畅性和抗裂性
等。 长期以来， 焊条行业在这方面作了很多的努力，例如， 最大限度地利用含低电离位氧化钾，氧化钠的长石、 云母、 锂云母、 人造云母、 绢云母、 伊利石、钾钠混合水玻璃、 高锰酸钾等， 但还不能满足稳弧和再引弧及压涂性能的要求， 为此， 在焊条药皮配方设计上， 增加如木粉、 竹粉、 淀粉、 活性炭、 海藻酸钠、 CMC、 微晶纤维等添加物质， 在稳弧、 再引弧及压涂性能上取得了良好的效果， 但带来的负面影响却是烟尘的危害， 不利于焊工的身心安康和周边环境的清洁卫生。其次，这类物质价格偏高，不利于降低本钱。为此， Ti， B 等微量元素以及含微量稀土物质以取代或局部取代上述添加剂，是当前及今后一段时期争论的热门。当前这 2 种材料已成功地应用在 J422 焊条药皮配方设计上，并正在推广应用于其他焊条产品中，其前景是格外宽阔的。
〔五〕含钛 J422 焊条研制及其焊缝组织性能【11】。
国产 E4303 〔J422〕 焊条强度等级为 420 MPa 的低碳焊条， 其焊缝金属塑性、 韧性良好， 焊接性能优良。 随着焊接材料向低本钱、 高质量的方向进展， 对碳钢焊条 J422 产品的技术指标也越来越高。 为降低本钱及改善焊缝的组织与力学性能， 常利用国产资源并有目的的参加少量合金元素。 钛是一种少量参加可以大幅提高构造钢焊缝性能的合金元素。 但钛的化学性质很活泼， 与氧的亲和力大， 难以向焊缝中过渡，因此钛常作为脱氧剂。
在试验室条件下小批量研制的 J422Ti 焊条
药皮中不用金红石， 承受较少钛白粉， 尽量承受国产矿物， 该焊条引弧、 再引弧简洁， 电弧稳定严峻， 飞溅小， 熔敷效率高， 焊缝成形美观， 工艺性能试验结果与一般 J422 焊条根本相当， 同时实现了合金元素钛向焊缝的过渡。 研制的焊条经产品性能签定后可推广应用。
在市售 J422 焊条药皮中参加适量的 Ti， 可转变焊缝的组织形态， 从而改善焊缝金属力学性能。
当焊缝中含有适量的 Ti 时， 促进显微组织中细针状铁素体形成， 焊缝金属韧性明显提高。 但 Ti 含量过高， 先共析铁素体含量增大 ， 焊缝金属韧性则明显降低。
白泥含砂率对 J422 焊条药皮开裂的影响通常在J422 焊条配方中,参加 10q,左右的白泥, 。但是白泥中的含砂率,对药皮开裂仃着肯定的影啊(以下图):
上图是承受金红石型药皮的 J422 焊条,一年来药皮开裂状况的统计 ..~21%范围内,药皮几乎不开裂,。,则药皮的粘性大,使得透气性变差,在焊条烘干时水蒸汽不易挥发,药皮简洁开裂。假设含砂率高,则药皮塑性降低,也会产生开裂。 焊条,复原钦参加量 4。%左右,使得药皮塑性降低。为了保证焊条烘干时药皮对热膨胀的承受力量,此时要降低白泥的含砂率,其范围为 %一 %。下表为国产J422 种白泥含砂率的测定结果。
,低中温烘焙温度准时间、药粉搅拌状况等。但是选择适宜的原材料,保证药皮具有最正确的粘结性、疏松度和透气性是比较有效的措施。
〔六〕待解决的问题
我国生产的 J422 焊条经过多年的不断改进,其性能已根本到达了, 此次研制的重点:：
(l)提高 J422 焊条力学性能(冲击值和抗冷弯指标)。
在提高力学性能的同时,提高焊条的工艺性能,使其具备良好的工艺性能;尤其对再引弧性能需要大幅度提高。
降低药皮本钱,从而降低焊条本钱。对焊条配方的争论还在存在很多空缺，因此将对 J422
的配方进展进一步争论改进。
：
【1】唐伯钢等:承受重稀土降低熔敷金属集中氢的争论,1985 年
【2】冶金部建筑争论总院、泰州焊条厂:超低氢焊条 TH227 争论,1953 年
【3】原机械部电工局:电焊条质量分等规定(DF0925 一 56),1986 年
【4】:交直流两用超低氢高切性 TH326 和TH226 焊条研制报告,1985 年
【5】冶金部钢铁争论总院、上海电力修造总厂:结 607CF 超低氢高韧性焊条,1985 年
【6】哈尔滨焊接争论所、常州焊条厂:型结 507 高韧性焊条研制报告,1985 年
【7】冶金部建筑争论总院、石油部管道焊条厂:管线钢用低氢型全位置下行(立向下)SGH 一
I 焊条研制,1986
【8】文景，文伟。《焊接设备与材料》，J422 配 方 的 创 设 计。
【9】蒋成刚，黄碧清，李美珍桂林市电焊条厂(541002)。国产 J422 焊条药皮开裂的争论。
weldingTechnology ,No25，1994
【10】《焊接设备与材料》，文景，材料在 J422 焊条中的争论与应用。
【11】《焊接设备与材料》，廖永山， 陆亚珍， 董茂林， 陈娟娟。含钛J422 焊条研制及焊